Классические оптические интерференционные опыты

1 Опыт Юнга: Лишь в XIX в. (1802 г.) английский ученый Томас Юнг (1773-1829) усовершенствовав условия опыта Гримальди (1665) с двумя щелями, получил стационарную картину интерференции и впервые измерил длину волны света. В пучок света Юнг ввел дополнительную щель, что сильно уменьшило угловые размеры источника и обеспечило когерентное освещение двух основных щелей и. Вследствие дифракции на щелях происходит расширение световых пучков, что позволяет им перекрываться. Область, в которой волны перекрываются, называется полем интерференции. Интерференционная картина (область) наблюдается на экране, расположенном на некотором расстоянии параллельно и. и делят фронт волны от щели на части, они играют роль вторичных когерентных источников. Недостаток этого метода: введение дополнительной щели резко уменьшает используемый световой поток, что затрудняет осуществление опыта. Интенсивность наблюдаемой картины можно увеличить, если вместо точечных отверстий, применить узкие, длинные, параллельные между собой щели. Однако ширина щелей и должна быть гораздо меньше, чем расстояние между ними. Рэлей предложил получать щели нанесением полос с помощью бритвы на стеклянной пластинке, покрытой тонким слоем серебра. При использовании обычных источников света в интерференционной картине,. При больших размерах щели видность уменьшается. При использовании лазера дополнительную щель можно не ставить.,.

2 Зеркало Ллойда(1800-1881): расходящийся под небольшим углом пучок света от протяженного источника - обычно ртутная лампа – падает на отражающую поверхность – плоское металлическое зеркало. Часть волнового фронта падает непосредственно на экран, установленный перпендикулярно зеркалу, другая после отражения от этого зеркала. В области пересечения фронтов под углом, близким к прямому наблюдается интерференция. Источником когерентных волн является источник и его мнимое изображение в зеркале. Угол между лучами, исходящими из источника и встречающимися в одной и той же точке интерференционной картины, называется апертурой интерференции. Апертура интерференции зависит от того, для какого места на экране исследуется интерференция. Она тем меньше, чем ближе это место к центру поля (к плоскости зеркала). Вследствие этого получается разная четкость интерференционной картины на различных участках экрана. С возрастанием расстояния от зеркала, т.е. с ростом апертуры качество интерференционной картины ухудшается, вплоть до исчезновения. Поэтому для точек экрана близких к плоскости зеркала, можно пользоваться сравнительно широкими источниками, и установка получается достаточно светосильной. В точке будет min т.к. при отражении происходит потеря

3 Бизеркала Френеля: Огюстен Жанн Френель (1788-1827) – французский физик. Другой интерференционный опыт аналогичный опыту Юнга, но в меньшей степени осложненный явлениями дифракции и более светосильный был осуществлен Френелем в 1816 г. Две когерентные световые волны получались в результате отражения падающего расходящегося пучка от двух зеркал, плоскости которых наклонены под очень малым углом друг к другу. Источником служит узкая, яркоосвещенная щель, параллельная ребру между зеркалами. Отраженные от зеркал пучки когерентны, падают на экран, и в той области, где они перекрываются, возникает интерференционная картина (область) в виде параллельных интерференционных полос, параллельных щели. От прямого попадания лучей от источника экран защищен непрозрачной ширмой. Для расчета освещенности экрана можно считать, что интерферирующие волны испускаются вторичными источниками и, представляющими собой мнимые изображения щели в зеркалах. Угловое расстояние между и равно., и лежат на окружности радиуса с центром в точке соприкосновения зеркал. Максимальный угол расхождения перекрывающихся пучков не может быть больше. Апертура перекрывающихся пучков и апертура интерференции имеют одинаковое значение и зависят от величины. Т.к. очень мал, т.е. - мало, то можно получить широкие интерференционные полосы. Ширина интерференционной полосы на экране:. Область перекрытия:, максимальное число полос:. Недостатки данного метода: бизеркала Френеля не могут обеспечить большие размеры интерференционной картины; обеспечить малый угол между зеркалами трудно; на ребре пересечения зеркал возникает дифракция, искажающая интерференционную картину; яркость все же не велика